CN103033712A - 变电站暂态骚扰测试用光电触发装置及触发方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所设计的一种变电站暂态骚扰测试用光电触发装置，它包括电接收模块、光接收模块、比较器、电光转换模块、光电转换模块和示波器，其中，所述电接收模块和光接收模块的信号输出端分别连接比较器的信号输入端，比较器的输出端通过电光转换模块连接光电转换模块，所述光电转换模块的输出端连接示波器。本发明设计由主要上述电接收模块、光接收模块、比较器、电光转换模块和光电转换模块构成的变电站暂态骚扰测试用光电触发装置，该装置能快速、准确、有效地接收暂态骚扰产生瞬间的空间电磁骚扰，为变电站暂态骚扰信号的测试提供了准确的触发信号。本装置采用光电隔离技术可以放置在高压设备附近。
Description
技术领域
本发明涉及高压输变电工程电磁兼容技术领域，具体地指一种变电站暂态骚扰测试用光电触发装置及触发方法。
技术背景
变电站中控制和保护等二次设备在复杂电磁环境中的正常运行是变电站甚至是电网安全运行的基础。相对于500kV变电站而言，750kV变电站与1000kV变电站的电压等级和运行电流都有大幅度提高，其电磁骚扰问题也更为复杂，这些高电压等级、大容量的变电站对整个电网安全运行影响巨大。另外，当前我国正积极推动智能电网的建设，智能变电站测量保护的二次设备与常规变电站测量保护的二次设备存在较大差异，其电磁骚扰也需要专门进行测量和研究。因此开展750kV、1000kV常规变电站和智能变电站暂态电磁骚扰特性及其对智能设备的影响研究，对于指导超特变电站设备抗扰度设计及电磁兼容考核，保证超特变电站安全可靠运行具有重要的现实意义。
对变电站暂态骚扰进行测量时，主要是测量二次设备上的电压和电流信号，通常采用示波器进行。而采用示波器进行暂态测试时需要有一路触发通道，在暂态过程发生的瞬时满足示波器设置的触发条件，使示波器记录下瞬时骚扰。由于该电压和电流通常为交流量，在电压电流从无到有直接触发可行，但在电压电流信号从有到无和干扰较小甚至没有受到干扰时，直接触发往往无法实现，特别是智能变电站主要信号已是光信号直接触发更是困难。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种变电站暂态骚扰测试用光电触发装置及触发方法，该装置和方法能接收暂态过程中的光信号和电信号。
为实现此目的，本发明所设计的变电站暂态骚扰测试用光电触发装置，它包括电接收模块、光接收模块、比较器、电光转换模块、光电转换模块和示波器，其中，所述电接收模块和光接收模块的信号输出端分别连接比较器的信号输入端，比较器的输出端通过电光转换模块连接光电转换模块，所述光电转换模块的输出端连接示波器。
所述电光转换模块和光电转换模块均有至少一个，每个电光转换模块与对应的光电转换模块之间通过光纤连接。
所述电接收模块包括杆状天线和与杆状天线连接的调理电路，所述调理电路连接比较器的信号输入端。
所述光接收模块包括红外接收芯片和电阻R1，所述红外接收芯片的供电端VCC连接电源VCC，红外接收芯片的光信号输入端和供电端VCC之间连接电阻R1，所述红外接收芯片的接地端接地。
上述技术方案中，它还包括放大器，所述比较器的信号输出端通过放大器连接电光转换模块。
一种利用上述变电站暂态骚扰测试用光电触发装置的光电触发方法，其特征在于它包括如下步骤：
步骤1：所述杆状天线接收变电站开关设备分闸或合闸操作瞬间所产生的电磁干扰信号，光接收模块接收变电站开关设备分闸或合闸操作瞬间所产生的红外光信号；
步骤2：所述调理电路将杆状天线接收到的电磁干扰信号进行限幅处理后传输给比较器，所述光接收模块也将接收到得红外光信号转换为电信号后传输给比较器；
步骤3：所述比较器将接收到的电磁干扰信号与设定的第一基准电平进行比较后输出第一路触发信号，所述比较器将接收到的红外光电信号与设定的第二基准电平进行比较后输出第二路触发信号；
步骤4：所述放大器将比较器输出的第一路触发信号和第二路触发信号都接入放大器输入端，进行放大处理后传输给电光转换模块；
步骤5：电光转换模块将接收到的放大后的第一路触发信号和第二路触发信号转换成光传输信号后在光纤内进行传输；
步骤6：所述光电转换模块将上述光传输信号还原成第一路触发信号和第二路触发信号后传输给示波器，实现示波器的触发。
所述步骤3中，所述两路触发信号任何一个电平翻转都可以使示波器触发。
本发明设计主要由上述电接收模块、光接收模块、比较器、电光转换模块、光电转换模块和示波器构成的变电站暂态骚扰测试用光电触发装置，该装置能快速、准确、有效地接收暂态骚扰产生瞬间的空间电磁骚扰，为变电站暂态骚扰信号的测试提供了准确的触发信号。本装置采用光电隔离技术可以放置在高压设备附近。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的具体结构框图；
图3为本发明中光接收模块的电路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图中1~3所示的变电站暂态骚扰测试用光电触发装置，它包括电接收模块、光接收模块、比较器、电光转换模块、光电转换模块和示波器，其中，所述电接收模块和光接收模块的信号输出端分别连接比较器的信号输入端，比较器的输出端通过电光转换模块连接光电转换模块，所述光电转换模块的输出端连接示波器。
上述技术方案中，所述电光转换模块和光电转换模块均有至少一个，每个电光转换模块与对应的光电转换模块之间通过光纤连接。为了确保可接收到开、合闸瞬间的电磁干扰，光电触发器需要放置在高压开关设备附近，从人身安全和地电位等考虑，需要进行隔离处理，本发明利用光纤通讯进行了光电隔离。电光转换模块将电信号转换为光信号输出，通过光纤将信号送出，光信号经光电转换模块还原为电信号后输出给示波器，提供触发信号。上述电光转换模块、光电转换模块和光纤实现了光电转换隔离。
上述技术方案中，电接收模块包括杆状天线和与杆状天线连接的调理电路，调理电路连接比较器的信号输入端。上述杆状天线接收电磁干扰信号，经过双向5V的TVS管限幅后送入比较器的信号输入端。
上述技术方案中，光接收模块包括红外接收芯片和电阻R1，红外接收芯片的供电端VCC连接电源VCC，红外接收芯片的光信号输入端和供电端VCC之间连接电阻R1，所述红外接收芯片的接地端接地。上述红外接收芯片为高灵敏度的红外接收芯片LF0038，该红外接收芯片可以接收开、合闸瞬间产生电磁干扰信号中的红外光信号，该信号在没有干扰时输出电平为VCC，在干扰产生时输出电压降低到接近于0，据此可以通过比较器与一个稳定的电平进行比较，输出为光比较输出信号。
上述技术方案中，它还包括放大器，比较器的信号输出端通过放大器连接电光转换模块。
上述技术方案中，比较器选择美国ADI公司推出的超高速比较器AD8612，该超高速比较器的延迟时间约为4ns，相对于50Hz的交流输电系统，周期20ms，延迟时间可以忽略，完全可以满足开、合闸时刻的精确确定。
上述技术方案中，电光转换模块采用Agilent公司高度集成的电光转换芯片HFBR1414配合电阻实现了这一转换过程，电阻的大小根据所需要传输的距离确定。传输距离可达数百米，完全可以满足实际测试过程的需要。
上述技术方案中，光电转换模块采用Agilent公司高度集成的光电转换芯片HFBR2412。
本发明的工作电压选用5V，由不低于7V的锂电池供电，经电源芯片LM7805转换为5V提供电源。本装置功耗较低，采用大容量的电池可长时间连续稳定工作。为避免操作过程中电磁干扰影响，电路部分都要置于屏蔽良好的金属盒中。
本发明的工作过程为：光电触发器通过杆状天线和红外接收芯片接收变电站开关设备（断路器或隔离开关）操作（分闸或合闸）瞬间空间的电磁干扰，产生一个电平突变，经光电转换隔离后为示波器测量其他信号的暂态过程提供一个触发信号。
一种利用上述变电站暂态骚扰测试用光电触发装置的光电触发方法，它包括如下步骤：
步骤1：所述杆状天线接收变电站开关设备分闸或合闸操作瞬间所产生的电磁干扰信号，光接收模块接收变电站开关设备分闸或合闸操作瞬间所产生的红外光信号；
步骤2：所述调理电路将杆状天线接收到的电磁干扰信号进行限幅处理后传输给比较器，所述光接收模块也将接收到得红外光信号转换为电信号后传输给比较器；
步骤3：所述比较器将接收到的电磁干扰信号与设定的第一基准电平进行比较后输出第一路触发信号，所述比较器将接收到的红外光电信号与设定的第二基准电平进行比较后输出第二路触发信号；
步骤4：所述放大器将比较器输出的第一路触发信号和第二路触发信号都接入放大器输入端，进行放大处理后传输给电光转换模块；
步骤5：电光转换模块将接收到的放大后的第一路触发信号和第二路触发信号转换成光传输信号后在光纤内进行传输；
步骤6：所述光电转换模块将上述光传输信号还原成第一路触发信号和第二路触发信号后传输给示波器，实现示波器的触发。
上述方案的步骤3中，两路触发信号任何一个电平翻转都可以使示波器触发。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (7)
1.一种变电站暂态骚扰测试用光电触发装置，其特征在于：它包括电接收模块、光接收模块、比较器、电光转换模块、光电转换模块和示波器，其中，所述电接收模块和光接收模块的信号输出端分别连接比较器的信号输入端，比较器的输出端通过电光转换模块连接光电转换模块，所述光电转换模块的输出端连接示波器。
2.根据权利要求1所述的变电站暂态骚扰测试用光电触发装置，其特征在于：所述电光转换模块和光电转换模块均有至少一个，每个电光转换模块与对应的光电转换模块之间通过光纤连接。
3.根据权利要求1所述的变电站暂态骚扰测试用光电触发装置，其特征在于：所述电接收模块包括杆状天线和与杆状天线连接的调理电路，所述调理电路连接比较器的信号输入端。
4.根据权利要求1所述的变电站暂态骚扰测试用光电触发装置，其特征在于：所述光接收模块包括红外接收芯片和电阻R1，所述红外接收芯片的供电端VCC连接电源VCC，红外接收芯片的光信号输入端和供电端VCC之间连接电阻R1，所述红外接收芯片的接地端GND接地。
5.一种根据权利要求1所述的变电站暂态骚扰测试用光电触发装置，其特征在于：它还包括放大器，所述比较器的信号输出端通过放大器连接电光转换模块。
6.一种利用权利要求1-5任一项所述变电站暂态骚扰测试用光电触发装置，其光电触发方法包括如下步骤：
步骤1：所述杆状天线接收变电站开关设备分闸或合闸操作瞬间所产生的电磁干扰信号，光接收模块接收变电站开关设备分闸或合闸操作瞬间所产生的红外光信号；
步骤2：所述调理电路将杆状天线接收到的电磁干扰信号进行限幅处理后传输给比较器，所述光接收模块也将接收到得红外光信号转换为电信号后传输给比较器；
步骤3：所述比较器将接收到的电磁干扰信号与设定的第一基准电平进行比较后输出第一路触发信号，所述比较器将接收到的红外光电信号与设定的第二基准电平进行比较后输出第二路触发信号；
步骤4：所述放大器将比较器输出的第一路触发信号和第二路触发信号都接入放大器输入端，进行放大处理后传输给电光转换模块；
步骤5：电光转换模块将接收到的放大后的第一路触发信号和第二路触发信号转换成光传输信号后在光纤内进行传输；
步骤6：所述光电转换模块将上述光传输信号还原成第一路触发信号和第二路触发信号后传输给示波器，实现示波器的触发。
7.根据权利要求6所述的光电触发方法，其特征在于：所述步骤3中，所述两路触发信号任何一个电平翻转都可以使示波器触发。
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